一种光度立体三维重建方法及分光式光度立体相机技术

本申请公开了一种光度立体三维重建方法及分光式光度立体相机，该方法包括：将三个红外光源各自产生的红外光同时投射至目标物体；通过一个镜头，采集由目标物体反射回来的光线，得到源光路；将分别与上述三个红外光源相关的光信号从源光路中提取出来，得到三路光信号；分别将上述三路光信号转换成相应的红外图像数据，得到三组红外图像数据；利用上述三组红外图像数据，对目标物体展开三维重建操作，得到目标物体的三维重建数据。本申请可提升后续的三维重建精度，并且本申请中镜头数量仅为一个，可以避免多镜头同步调整所带来的难度，便于用户实际的应用操作。

Photometric stereo three-dimensional reconstruction method and spectrophotometric photometric stereo camera

The invention discloses a photometric stereo 3D reconstruction method and light photometric stereo camera, the method comprises: three infrared light generated by each infrared and projected to the target object; through a lens, collected by reflection object back light source, get the optical path; the optical signal associated with each of the three infrared light from the light source in the road extraction, three optical signals respectively; the three way light signal into the infrared image data, three groups of infrared image data; using the above three groups of infrared image data on 3D reconstruction operation on the target object, get the data of three-dimensional reconstruction of objects. The application can improve the accuracy of the subsequent 3D reconstruction, and the number of the lenses in the application is only one, which can avoid the difficulty caused by the simultaneous adjustment of multiple lenses and facilitate the practical operation of the user.

【技术实现步骤摘要】
一种光度立体三维重建方法及分光式光度立体相机
本专利技术涉及计算机视觉
，特别涉及一种光度立体三维重建方法及分光式光度立体相机。
技术介绍
目前，越来越多的领域需要对空间目标进行三维重建，以获取空间目标的三维立体模型信息，现有三维重建技术已经广泛地应用于3D打印、逆向工程、文物保护、医学整形、三维人脸识别、虚拟穿戴、娱乐等众多领域，极大地方便了人们的日常工作和生活。现有的光度立体三维重建技术中，人们通常采用如下方式来对目标物体进行三维重建：先在某一时刻开启第一光源，以便采集与第一光源对应的目标物体图像，然后在另一时刻开启第二光源，以便采集与第二光源对应的目标物体图像，接着在下一时刻开启第三光源，以便采集与第三光源对应的目标物体图像，最后利用上述三个时刻下采集到的三张目标物体图像，完成对目标物体的三维重建。然而，在上述三维重建过程中，由于不同的时刻下所采集到的目标物体图像并非是同一个物体状态下的图像，从而降低了后续的三维重建精度。综上所述可以看出，如何提升三维重建精度是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种光度立体三维重建方法及分光式光度立体相机，能够提升三维重建精度。其具体方案如下：一种光度立体三维重建方法，包括：将第一红外光源、第二红外光源和第三红外光源各自产生的红外光同时投射至目标物体；其中，所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源的波长均互不相同；通过一个镜头，采集由所述目标物体反射回来的光线，得到源光路；将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来，得到第一路光信号、第二路光信号和第三路光信号；分别将所述第一路光信号、所述第二路光信号以及所述第三路光信号转换成相应的红外图像数据，得到第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据；利用所述第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据，对所述目标物体展开光度立体三维重建操作，得到所述目标物体的三维重建数据。可选的，所述将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来的过程，包括：利用分光镜，对所述源光路进行分光处理，分别得到第一光路、第二光路和第三光路；利用第一窄带滤光片，将与所述第一红外光源相关的光信号从所述第一光路中提取出来，得到所述第一路光信号；利用第二窄带滤光片，将与所述第二红外光源相关的光信号从所述第二光路中提取出来，得到所述第二路光信号；利用第三窄带滤光片，将与所述第三红外光源相关的光信号从所述第三光路中提取出来，得到所述第三路光信号；其中，所述第一窄带滤光片为只允许波长与所述第一红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，所述第二窄带滤光片为只允许波长与所述第二红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，所述第三窄带滤光片为只允许波长与所述第三红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片。可选的，所述将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来的过程，包括：利用第一短波通滤光片对所述源光路进行光线分离处理，相应地得到第一反射光和第一透射光，并将所述第一反射光确定为所述第一路光信号；利用第二短波通滤光片对所述第一透射光进行光线分离处理，相应地得到第二反射光和第二透射光，并将所述第二反射光确定为所述第二路光信号；利用窄带滤光片，将与所述第三红外光源相关的光信号从所述第二透射光中提取出来，得到所述第三路光信号；其中，所述第一短波通滤光片的截止波长位于所述第一红外光源的波长与所述第二红外光源的波长之间，所述第二短波通滤光片的截止波长位于所述第二红外光源的波长与所述第三红外光源的波长之间，所述窄带滤光片为只允许波长与所述第三红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，并且，所述第一红外光源的波长大于所述第二红外光源的波长，所述第二红外光源的波长大于所述第三红外光源的波长。可选的，所述将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来的过程，包括：利用第一长波通滤光片对所述源光路进行光线分离处理，相应地得到第一反射光和第一透射光，并将所述第一透射光确定为所述第一路光信号；利用第二长波通滤光片对所述第一反射光进行光线分离处理，相应地得到第二反射光和第二透射光，并将所述第二透射光确定为所述第二路光信号；利用窄带滤光片，将与所述第三红外光源相关的光信号从所述第二反射光中提取出来，得到所述第三路光信号；其中，所述第一长波通滤光片的截止波长位于所述第一红外光源的波长与所述第二红外光源的波长之间，所述第二长波通滤光片的截止波长位于所述第二红外光源的波长与所述第三红外光源的波长之间，所述窄带滤光片为只允许波长与所述第三红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，并且，所述第一红外光源的波长大于所述第二红外光源的波长，所述第二红外光源的波长大于所述第三红外光源的波长。可选的，所述光度立体三维重建方法，还包括：将与环境中可见光相关的光信号从所述源光路中提取出来，得到第四路光信号；将所述第四路光信号转换成相应的彩色图像数据；将所述彩色图像数据中的色彩信息以及纹理信息映射至所述三维重建数据，得到优化后的三维重建数据。本专利技术还相应公开了一种分光式光度立体相机，包括：第一红外光源、第二红外光源、第三红外光源、一个镜头、光信号提取系统、信号转换系统以及三维重建系统；其中，所述第一红外光源、所述第二红外光源以及所述第三红外光源，用于将各自产生的红外光同时投射至目标物体；其中，所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源的波长均互不相同；所述镜头，用于采集由所述目标物体反射回来的光线，得到源光路；所述光信号提取系统，用于将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来，得到第一路光信号、第二路光信号和第三路光信号；所述信号转换系统，用于分别将所述第一路光信号、所述第二路光信号以及所述第三路光信号转换成相应的红外图像数据，得到第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据；所述三维重建系统，用于利用所述第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据，对所述目标物体展开光度立体三维重建操作，得到所述目标物体的三维重建数据。可选的，所述光信号提取系统，包括：分光镜子系统，用于利用分光镜，对所述源光路进行分光处理，分别得到第一光路、第二光路和第三光路；第一光信号提取模块，用于利用第一窄带滤光片，将与所述第一红外光源相关的光信号从所述第一光路中提取出来，得到所述第一路光信号；第二光信号提取模块，用于利用第二窄带滤光片，将与所述第二红外光源相关的光信号从所述第二光路中提取出来，得到所述第二路光信号；第三光信号提取模块，用于利用第三窄带滤光片，将与所述第三红外光源相关的光信号从所述第三光路中提取出来，得到所述第三路光信号；其中，所述第一窄带滤光片为只允许波长与所述第一红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，所述第二窄带滤光片为只允许波长与所述第二红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，所述第三窄带滤光片为只允许波长与所述第三红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片。可选的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光度立体三维重建方法，其特征在于，包括：将第一红外光源、第二红外光源和第三红外光源各自产生的红外光同时投射至目标物体；其中，所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源的波长均互不相同；通过一个镜头，采集由所述目标物体反射回来的光线，得到源光路；将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来，得到第一路光信号、第二路光信号和第三路光信号；分别将所述第一路光信号、所述第二路光信号以及所述第三路光信号转换成相应的红外图像数据，得到第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据；利用所述第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据，对所述目标物体展开光度立体三维重建操作，得到所述目标物体的三维重建数据。

【技术特征摘要】
1.一种光度立体三维重建方法，其特征在于，包括：将第一红外光源、第二红外光源和第三红外光源各自产生的红外光同时投射至目标物体；其中，所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源的波长均互不相同；通过一个镜头，采集由所述目标物体反射回来的光线，得到源光路；将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来，得到第一路光信号、第二路光信号和第三路光信号；分别将所述第一路光信号、所述第二路光信号以及所述第三路光信号转换成相应的红外图像数据，得到第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据；利用所述第一红外图像数据、第二红外图像数据和第三红外图像数据，对所述目标物体展开光度立体三维重建操作，得到所述目标物体的三维重建数据。2.根据权利要求1所述的光度立体三维重建方法，其特征在于，所述将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来的过程，包括：利用分光镜，对所述源光路进行分光处理，分别得到第一光路、第二光路和第三光路；利用第一窄带滤光片，将与所述第一红外光源相关的光信号从所述第一光路中提取出来，得到所述第一路光信号；利用第二窄带滤光片，将与所述第二红外光源相关的光信号从所述第二光路中提取出来，得到所述第二路光信号；利用第三窄带滤光片，将与所述第三红外光源相关的光信号从所述第三光路中提取出来，得到所述第三路光信号；其中，所述第一窄带滤光片为只允许波长与所述第一红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，所述第二窄带滤光片为只允许波长与所述第二红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，所述第三窄带滤光片为只允许波长与所述第三红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片。3.根据权利要求1所述的光度立体三维重建方法，其特征在于，所述将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来的过程，包括：利用第一短波通滤光片对所述源光路进行光线分离处理，相应地得到第一反射光和第一透射光，并将所述第一反射光确定为所述第一路光信号；利用第二短波通滤光片对所述第一透射光进行光线分离处理，相应地得到第二反射光和第二透射光，并将所述第二反射光确定为所述第二路光信号；利用窄带滤光片，将与所述第三红外光源相关的光信号从所述第二透射光中提取出来，得到所述第三路光信号；其中，所述第一短波通滤光片的截止波长位于所述第一红外光源的波长与所述第二红外光源的波长之间，所述第二短波通滤光片的截止波长位于所述第二红外光源的波长与所述第三红外光源的波长之间，所述窄带滤光片为只允许波长与所述第三红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，并且，所述第一红外光源的波长大于所述第二红外光源的波长，所述第二红外光源的波长大于所述第三红外光源的波长。4.根据权利要求1所述的光度立体三维重建方法，其特征在于，所述将分别与所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述第三红外光源相关的光信号从所述源光路中提取出来的过程，包括：利用第一长波通滤光片对所述源光路进行光线分离处理，相应地得到第一反射光和第一透射光，并将所述第一透射光确定为所述第一路光信号；利用第二长波通滤光片对所述第一反射光进行光线分离处理，相应地得到第二反射光和第二透射光，并将所述第二透射光确定为所述第二路光信号；利用窄带滤光片，将与所述第三红外光源相关的光信号从所述第二反射光中提取出来，得到所述第三路光信号；其中，所述第一长波通滤光片的截止波长位于所述第一红外光源的波长与所述第二红外光源的波长之间，所述第二长波通滤光片的截止波长位于所述第二红外光源的波长与所述第三红外光源的波长之间，所述窄带滤光片为只允许波长与所述第三红外光源的波长相一致的光信号通过的滤光片，并且，所述第一红外光源的波长大于所述第二红外光源的波长，所述第二红外光源的波长大于所述第三红外光源的波长。5.根据权利要求1至4任一项所述的光度立体三维重建方法，其特征在于，还包括：将与环境中可见光相关的光信号从所述源光路中提取出来，得到第四路光信号；将所述第四路光信号转换成相应的彩色图像数据；将所述彩色图像数据中的色彩信息以及纹理信息映射至所述三维重建数据，得到优化后的三维重建数据。6.一种分光式光度立体相机，其特征在于，包括：第一红外光源、第二红外光源、第三红外光源、一个镜头...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁志超，周剑，龙学军，
申请(专利权)人：成都通甲优博科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51